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CAI在“光的反射”中的應用
CAI在“光的反射”教學中的應用 云南楚雄師范學院物理系物理教育99級 馮悅
由于傳統媒體功能的限制及光學實驗的特殊性,“光的反射”歷來是初中物理教學的一個難點。運用CAI(Compute Assisted Instruction)的方式,將光反射的各種過程生動、形象、交互地展示出來,可使學生從感性上對其產生深刻的認識,從而為上升到理性認識奠定良好的基礎。
1 設計思場
“光的反射”一書教學目標是理解光的反射定律,了解鏡面反射和漫反射。因此,課件的演示內容分為了五個部分:光的直線傳播、光的反射現象、演示實驗1、演示實驗2及鏡面反射和漫反射。
“光的直線傳播”部分,運用了一幅陽光穿透樹葉射入密林的照片,直觀地描述了前一節中光沿直線傳播的內容,為下面新內容的展開做了很好的鋪墊。
同樣,“光的反射現象”部分使用了一幅湖邊景物在水面上呈現出美麗倒影的圖片,結合現實生活中其它光的反射的例子,讓學生對光的反射有初步的認識。
光的反射定律是本節的重點,因此安排了兩個實驗演示反射定律的內容。演示實驗1通過一段模擬光的反射過程的動畫,讓學生認識到:反射光線與入射光線、法線在同一平面上;反射光線和入射光線分居法線兩側。演示實驗2通過模擬反射角和入射角關系的動畫,引導學生得出結論:反射角等于入射角。綜合實驗1、2的結論,即可得出光的反射定律。
鏡面反射和漫反射部分也采用了兩段動畫,描述了光線由入射到反射結束的全過程。動畫結束后的畫面如圖1、圖2所示。
2 素材設計
2.1 動畫素材
考慮到光學的學科特點及初中學生的認知特性,課件中運用了大量的Flash動畫,這不僅加強了課件的直觀性和生動性,而且由于Flash矢量動畫體積小、支持流式播放等優點,使課件的“個頭”大大減小,運行也更加流暢自如。
演示實驗1中,模擬光反射過程的動畫運用了Frame面板中的Shape選項。反射過程結束后,采用逐幀動畫的方法使光路圖中各部分依次閃爍,目的是讓學生熟悉光路圖中各部分名稱(見圖3)。之后,運用Action中的go to函數,使程序跳轉到第二場景(鼠標單臺“轉動紙板”文字)。第二場景中使用了Frame面板中的Motion選項來達到使反射光線所在平面轉動一個角度的效果。
演示實驗2運用set property、stop、play、tell、Target、if等函數制作了模擬反射角和入射角關系的動畫,界面如圖4所示。用戶輸入入射角的角度并回車后,動畫即按入射角的大小自動演示反射過程,并在“反射角大小”文本框中顯示反射角的角度。由此實驗可讓學生明白反射過程中反射角等于入射角。
練習部分的習題充分體現了CAI課件交互性強的特點。例如,習題1運用了Authorware交互圖標的熱區響應(Hot spot)。題目給出了反射光路圖,要求在圖中按題目所給名稱指出相應部位所處的位置(用戶只需在認為正確的部位單擊鼠標即可)。如所指部位正確,程序顯示正確的反饋信息后自動進入下一題。如不正確,顯示錯誤反饋信息。用戶有三次改錯的機會,三次后仍不正確,程序自動進入下一題。所有題目做完后,程序會給出統計信息并顯示最后得分。
2.2 圖像素材
由于制作的是教學演示課件,為了不分散學生注意力并起到良好的視覺效果,背景圖像的選取以簡潔、大方、能突出學科特點為標準。所選取的圖片把界面分成了三個部分,分別作為演示區、目錄區及按鈕區。
2.3 聲音素材
為了給用戶營造一個輕松舒適的使用環境,選用了一段風格輕快、節奏舒緩的音樂做為背景音樂。在集成背景音樂時,使用了Authorware的Filoction變量及WavePlay函數,這樣就可以不必將龐大的聲音文件導入Authorware源程序中,而且可以方便地使用自定義變量控制背景音樂的播放。
3 程序實現
本課件選用了Authorware作為程序集成工具。
為了使課件具有豐富的交互性和良好的可操作性,我們采用了如圖5所示的程序結構。
運用以上結構制作的程序主控界面如圖6所示:
“進入程序”部分使用顯示圖標顯示了課件的標題。使用了等待圖標并將其Events選項定為MouseClock,Time Limit設為3.5s。即用戶在“進入程序”界面任何部位單擊鼠標或等待3.5s,程序將進入主交互界面。
第二部分是演示選擇的交互部分。此部分主體為一個框架圖標。為了方便用戶在各分支間及分支內部實現跳轉,保留了框架圖標附帶的導航按鈕中的四個,分別為:Previous Page、Next Page及List Page。另外,在主界面左側放置了以目錄為對象的超文本鍵接,通過此鏈接,用戶可以迅速選擇直接進入各個分支。
第三部分是退出(quit)。為了保持程序結構的嚴謹,以便擴充和維護方便,也為了用戶能在任意時刻退出程序,這里使用了框架圖標中的Exit framework按鈕。單去該按鈕退出框架圖標后,程序進入下一流程──片尾動畫。片尾動畫為一段用Flash遮罩手法制作的文字動畫,呈現了制作人員相關信息的同時,起到了緩沖的效果,使程序的退出不顯得突然。動畫后設置了一個等待圖標,在片尾動畫播放過程中用戶單臺鼠標或接任意鍵或等待5s,將真正退出程序。
在程序設計過程中,廣泛使用了系統函數、系統變量和外部函數,使得程序控制更加簡捷、靈活。由程序調試打包后的運行情況來看,用以上方案制作的光的反射CAI課件,具有思想明確、界面友好、畫面細膩逼真、空間視覺感強、動態效果自然流暢的特點。
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2005-08-26 原載《物理教師》2002.2 下載:
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